이슈토론중 3번째 주제로 이야기를 나누고 싶습니다.

3-1) 플립러닝이 미래교실의 큰 흐름을 바꾸어 줄 수 있을까요?(책에 나오는 거꾸로 수업과 칸아카데미의 확산) - 물론 MOOC의 관점에서 바라보며

3-2) 최근 SW교육이 활성화되면서 CT가 미래핵심역량중 하나로 부각되고 있는데 정말 필요한 역량인가요?(책에 나오는 MIT Media Lab의 연구중 디지털교육과 관련하여)

3-1) 기타 미래교실과 관련하여 하고 싶은 이야기(책에 나오는 교수학습 방법중에 플립러닝이 교육의 방법 중 미래교실의 큰 흐름을 만들어 낼 수 있을까?)

오늘날 요구되는 바람직한 수업 실천의 특징에 대하여 Zemelman과 Hyde는 경험적, 귀납적, 체험적 학습을 강조하는 수업, 학생들의 적극적이고 능동적인 학습을 강조하는 수업, 교사가 지도하고 실행하고 모델이 되는 등 다양한 역할을 수행하는 수업, 고차적인 사고와 학문의 핵심 개념 및 원리의 학습을 강조하는 수업, 학생들이 적은 수의 중요한 주제를 깊이 있게 연구하고 탐구 방법을 내면화할 수 있는 수업, 학생들의 자기 학습에 대한 책임을 강조하는 수업, 교과서, 팀 파트너, 연구 주제 등 학생들의 선택을 허용하는 수업, 학생들 간의 협동적인 활동을 격려하는 수업 등을 강조하였다. 

또한 그들은 지양해야 할 수업으로는 교사 주도적 교실 수업, 학생들이 앉아서 듣고 정보를 받아들이고 수동적으로 참여하는 수업, 교사가 학생들에게 지식을 전달하는 수업, 교실에서 조용한 학생을 칭찬하고 보상하는 수업, 학생들이 앉아서 필기하는 데 대부분의 시간을 소비하는 수업, 교사가 모든 교과를 포괄하면서 단지 피상적인 수준에서 가르치려고 하는 수업, 사실의 암기에 중점을 두는 수업, 경쟁과 성적을 중시하는 수업 등을 제시하였다. 

교사가 학생들을 대상으로 일률적으로 지식을 전달하는 모델은 산업 사회 초기의 서양(프러시아 모델)에서 유래한 것이다. 문제는 시대가 바뀌었는데도 교사는 아직 프러시아 모델의 관습화된 전통에서 잘 벗어나지 못하고 있다. 이러한 프러시아모델에서 배움이 일어나기란 쉽지 않다. 

Mitra(2012)는 “배움은 교육적인 자기조직화의 결과”이며 “교육과정을 스스로 조직하게 한다면 배움이 드러난다.” 즉, 학습을 배우도록 만드는 것이 아닌 스스로 배움이 일어나도록 해야 한다고 제안하였다. 교사는 그 학습의 과정을 준비하고 학생이 스스로 할 수 있다는 믿음을 통해 배움이 일어나는 것을 지켜보아야 한다고 하였다. 그러면서 SOLE(Self Organizing Learning Environments)프로젝트를 통해 일반적인 학급에서 광대역통신, 협동, 격려를 통해 학생 스스로 배움이 일어나는 결과를 확인할 수 있었다.

하지만 현재 학교에서 이루어지는 교육은 그렇지 못하다. 그 이유는 교사들이 교수법을 모르거나 다양한 시도를 하지 않아서가 아니다. 교사들은 더 많은 내용을 학생들에게 전달해야 하는 부담을 가지고 있으며, 교과의 내용이 너무 많아 한 차시 수업동안 학생들에게 다양한 교수학습방법으로 수업을 진행할 수 없고, 교사의 자율권이 부족하여 교육과정의 내용을 변화시켜 줄 수가 없기 때문이다. 또한 학교에서 이루어지는 다양한 업무를 동시에 맡고 있기 때문에 수업에만 집중할 수 없는 현실적인 문제들이 있다.

위와 같은 문제점들을 해결할 수 있는 하나의 방법으로 최근 플립러닝 형태의 수업이 강조되고 있다. 플립러닝은 “기존의 교육 방식을 뒤집어, 집에서 교사가 제작한 강의를 듣고, 학교에서는 교사 및 학생들과 토론하면서 퀴즈, 프로젝트 활동, 토론 등을 통해 과제를 해결하는 교육 방식”이다. 단순히 수업의 방식만을 뒤집는 것이 아니라 Bergmann과 Sams(2013)의 개념에 근거하여 공부 순서 바꾸기뿐만 아니라 교실수업 방식을 혁신적으로 바꾸자는 철학을 바탕으로 한다. 수업시간이 교사에 의한 지식전달 시간이 아닌 학생들끼리 배운 내용을 서로 주고받으면서 자기 것으로 만들고, 또 더 깊은 수준으로 발전하는 시간으로 만든다. 이처럼 플립러닝은 수업 순서가 뒤바뀌고 수업방식에 변화가 오면서 형식적인 물리반응이 아닌 전혀 다른 화학적 반응을 불러일으킨다는 것이 핵심 철학으로 하여 활동을 한다.

플립러닝은 가정에서 디지털매체를 활용하여 학습에 필요한 기본 개념과 지식을 사전에 학습하고 교실에서는 대부분의 시간을 학생들 스스로 생각하며 배울 수 있는 수업, 학생들의 적극적인 참여를 유도하는 수업, 학생과 교사, 학생과 학생이 상호작용하며 협력하는 수업을 통해 학생들의 자발적인 학습이 일어나게 하고 있다. 이처럼 플립러닝을 수업에 적용한다면 디지털매체를 활용한 학습자의 사전 학습은 자신의 속도로 배우고 익힐 수 있고, 스스로 학습의 속도를 선택할 수 있으며, 실제 수업시간은 학생들의 적극적인 상호작용과 협력학습을 용이하게 해주어 교실수업은 학생이 참여하는 다양한 학습으로 능동적이고 즐거운 배움이 가능할 수 있다.

Bergmann과 Sams(2013)에 의하면 플립러닝수업을 통해 학생들이 지식을 내면화시키고 동료들끼리 상호작용하면서 지식구축의 과정인 참여도의 결과인 학업성취도에 긍정적 영향을 준다고 하였다. 플립러닝수업에서는 학습자들이 협력수업을 활발히 이루어진다. 협력학습에 관한 선행연구들에 따르면 학습자는 동료학습자와 지식을 공유하며 나누는 협력과정에서 과제해결을 위해 기존의 지식을 습득하고 새로운 지식을 창출하는 활동을 활발히 수행하게 된다. 이러한 플립러닝 수업이 학습자에게 자기주도적이며 지식의 창출자로서 협업하고 토론하는 학습의 문화를 바꾸어 낼 수 있을까?

3-2) 최근 SW교육이라는 이름으로 CT역량이 미래사회의 필수적인 학습역량으로 소개되고 있습니다. 과연 미래에는 CT라는 역량이 미래교실의 핵심역량일까요?

<CT관련 참고자료>

: https://docs.google.com/document/d/1RWVHbs6kXH0Rv-5u_WTV1g2PHAznqWV6aoSsnop7HXY/edit

* CT는 컴퓨터 과학자처럼 사고하는 방식으로, 컴퓨터 과학의 기본 개념과 원리에 따른 문제해결, 시스템 설계, 인간 행동의 이해를 위한 사고로 정의되며 재귀적 사고, 추상적 사고, 선행적 사고, 절차적 사고, 논리적 사고, 동시적 사고, 분석적 사고, 전략적 사고 등을 포함한다.

* Cuny, Snyder, and Wing (2010)은 가장 일반적으로 받아들여지는 것으로 다음과 같이 CT를 정의하였다.

“Computational Thinking은 문제와 해답을 형식화하는 사고과정으로써 그 해답이 정보처리 agent에 의해 효과적으로 수행되는 형태로 표현되는 것.”

* Wing(2006)은 Computational Thinking은 문제의 해결방법에 대한 사고 과정이다. 라고 정의하고 모든 사람이 읽기, 쓰기, 계산하기를 배우고 익히는 학습을 하는 것과 마찬가지로 Computational Thinking을 배우고 학습해야 한다고 주장하였다.

* Wing(2008)은 Computational Thinking은 수학적 사고와 결합하면 문제를 해결할 수 있고, 공학적 사고와 결합하여 복잡한 문제를 분해할 수 있으며, 과학적 사고와 결합하여 우리가 이해하고 계산 가능한 접근을 할 수 있게 해주는 분석적 도구이다. 라고 하였다. Computational Thinking은 컴퓨터 과학의 기본 개념을 바탕으로 문제해결, 시스템 설계, 인간행동의 이해를 포함한다. Computational Thinking은 시뮬레이션등의 방법을 통해 어렵고 복잡한 문제의 해결방법을 이미 알고 있는 다른 문제로 재 정형화하는 반복적 재귀적사고이다. 이는 커다란 문제를 해결하거나 거대하고 복잡한 시스템을 설계할 때 추상적 분석적 사고를 하며, 예방, 보호 그리고 오류 정정과 피해방지, 중복성을 통해 최악의 경우로 부터 복원한다는 관점에서의 논리적, 절차적 사고방식이며 빠른 해결책을 찾기 위한 발견적 사고이기도 하다.

즉, Computational Thinking은 광범위한 컴퓨터 과학 분야가 융복합된 인지적·정의적 도구인 것이다.

* 컴퓨팅적 개념은 순차, 반복, 사건, 평형성, 조건, 연산, 데이터가 있으며 이는 대부분의 프로그램과정에 사용되는 명령어다. 또한 컴퓨팅적 실행은 점증과 반복, 실험과 수정, 재사용과 재구성, 추상과 분화로 나누었다. 마지막으로 컴퓨팅적 관점으로 표현, 연결, 질문에서 학생들의 관점 이 바뀔 수 있다는 것을 다루었다.

* 컴퓨팅이 자연과학(Natural science)이며 컴퓨팅의 범위를 단순히 수학, 공학적 문제의 범위를 벗어나 자연에서부터 인간의 일상생활, 물리적 생활공간과 사회과학까지를 포함하여야 한다.

* CSTA(Computer Science Teachers Association, 2011)에서는 컴퓨터과학교사, 연구자 및 실무자의 설문을 통해 전문대, 일반대, 대학원, 산업 및 K-12교육에서의 Computational Thinking을 문제를 해결하는 과정으로 정의하였다.

CSTA에서 말하는 Computational Thinking은 다음과 같은 특성을 포함한다.

첫째, 문제의 해결을 돕기 위해 컴퓨터와 다른 도구를 이용할 수 있도록 문제를 정립한다.

둘째, 문제해결을 위한 자료를 논리적으로 구성하고 분석한다.

셋째, 모델과 시뮬레이션과 같은 추상화를 통해 자료를 재 표현한다.

넷째, 절차적 단계와 알고리즘적 사고를 바탕으로 해결책을 자동화한다.

다섯째, 가장 효율적이고 효과적인 단계와 자원의 조합을 얻기 위해 가능한 해결방법들을 찾아 분석하고, 구현한다.

여섯째, 다양한 문제들에 해결과정을 일반화 및 전환시킨다.

* CT의 9가지 개념

• 자료수집: 문제의 이해와 분석을 토대로 문제를 해결하기 위 한 자료를 모으는 단계

• 자료분석: 수집된 자료와 문제에 주어진 자료를 세심히 분류 하고 분석하는 단계

• 자료 표현: 문제의 자료 내용을 그래프, 차트, 단어, 이미지 등 으로 표현하는 단계

• 문제분석: 문제를 해결해나가기 위해 문제를 나누어 분석하는 단계

• 추상화: 문제의 복잡도를 줄이기 위해 기본 주요 개념의 정의를 설정하는 단계

• 알고리즘과 절차: 지금까지 문제를 해결하기 위한 과정을 순서적 단계로 표현하는 단계

• 자동화: 순서적으로 나열하고 표현한 내용을 컴퓨팅 기기를 이용하여 해결과정의 최선책을 선택하는 단계

• 시뮬레이션: 복잡하고 어려운 해결책이나 현실적으로 실행이 불가능한 해결책을 선택하기 위해 모의 실험하는 단계

• 병렬화: 문제를 해결하기 위한 공동의 목표를 달성하기 위 한 작업을 수행하는 단계

* 컴퓨팅 사고력의 구성 요소

• 추상화 능력(’무엇을 단순화하고 관심을 집중시키기 위해 세부적인 것을 제거하는 과정’이며, ‘그것들의 공통적인 핵심과 본질을 찾기 위해 이를 일반화하는 과정’이다)

자동화 능력(추상화를 정신적 도구(mental tool)라고 한다면 이러한 추상화의 기능은 기계적 도구(metal tool)인 자동화를 통해 더 증폭되어진다고 말한다. 추상화 과정을 통해 생성한 추상적 개념들은 다양한 컴퓨팅 장치를 활용한 자동화 과정을 통해 강화될 수 있으며, 자동화는 추상적 개념들을 해석하고 구현하기 위한 장치들을 필요로 한다. 자동화란 추상개념과 추상 레이어, 이들사이의 관계를 기계화하여 작동시킨다.)